Устройство для дифференциальной защиты шунтовой конденсаторной батареи Советский патент 1985 года по МПК H02H7/16 

Изобретение относится к электротехиике, а именно к технике защиты конденсаторных батарей от внутренних новреждений, и может быть использовано для защиты от внутрифазных повреждений шунтовых конденсаторных батарей, собранных в звезду с изолированной нейтралью и имеющих в каждой фазе два и более последовательных рядов конденсаторов.

Известно устройство защиты шунтовой конденсаторной батареи, собранной в звезду с изолированной нейтралью, основанное на измерении величины небаланса между нейтралями батареи и блока измерительных преобразователей напряжения. Устройство защиты снабжено фазорегулирующим блоком, служащим для смещения нейтрали блока измерительных преобразователей напряжения в положение, устраняющее влияние асимметрии батареи 1.

Однако использование данной защиты требует применения измерительных преобразователей напряжения, изоляция обоих высоковольтных выводов которых рассчитана на линейное напряжение сети. Кроме того, устройство защиты не указывает поврежденную фазу, что затрудняет поиск поврежденных конденсаторов.

Наиболее близким к изобретению является устройство для дифференциальной защиты шунтовой конденсаторной батареи, соединенной в звезду с глухозаземленной нейтралью, каждая фаза которой разделена на две продольные секции, содержащее измерительные преобразователи напряжения, присоединенные к продольным секциям, блоки компенсации начального небаланса и реле защиты, подключенные к вторичным обмоткам измерительных преобразователей напряжения, собранным в каждом фазе по схеме баланс напряжения. Принцип действия устройства основан на попарном сравнении напряжений на продольных секциях кадой фазы батареи. При этом оно позволяет определить фазу батареи, в которой произощло повреждение конденсаторов 2.

Однако использование известного устройства для защиты батареи с изолированной нейтралью требует применения щести измерительных преобразователей напряжения, предназначенных специально для защиты батареи, причем изоляция обоих высоковольтных выводов измерительных преобразователей должна соответствовать линейному напряжению сети.

Цель изобретения - снижение стоимости устройства путем уменьшения требуемого количества измерительных преобразователей напряжения, предназначенных специально для защиты батареи.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для дифференциальной защиты щунтовой конденсаторной батареи, соединенной в звезду с изолированной нейтралью, каждая фаза которой разделена на две продольные секции, содержащее щинные, измерительные преобразователи напряжения и измерительные преобразователи напряжения защиты, подключенные к ближним относительно нейтрали батареи продольным секциям, причем вторичные обмотки измерительных преобразователей напряжения каждой фазы соединены по схеме баланса напряжения, один из выводов которой подключен через реле защиты к одному из выводов блока компенсации начального небаланса, между нейтралями батареи и измерительных преобразователей напряжения защиты включен дополнительный измерительный преобразователь напряжения, вторичные обмотки которого подключены между другими выводами схемы баланса напряжения каждой фазы и блока компенсации начального небаланса, а нейтраль измерительных преобразователей напряжения

0 защиты присоединена к земле.

На фиг. 1 изображена схема первичных соединений предлагаемого устройства защиты трехфазной щунтовой конденсаторной батареи; на фиг. 2 - схема соединения вторичных обмоток измерительных преобразователей напряжения для одной из фаз батареи; на фиг. 3 - принципиальная схема выполнения блока компенсации начального небаланса; на фиг. 4 и 5 - векторные диаграммы напряжений в первичных цепях

0 защиты для фазы А.

Конденсаторная батарея 1 соединена в звезду с изолированной нейтралью, причем каждая фаза батареи собрана из нескольких последовательных рядов конденсаТоров и разделена на две продольные секции. Измерительные преобразователи 2 напряжения защиты подключены своими высоковольтными выводами к точкам а, в к с соединения двух смежных продольных секций конденсаторов в каждой фазе батареи.

Вторые выводы первичных обмоток преобразователей 2, имеющие ослабленную изоляцию, соединены с землей (точка О ). В защите также использованы шинные измерительные преобразователи 3 напряжения,

5 первичные обмотки которых включены между шинами А, В и С питающей сети и землей (точка О ). Между нейтралью батареи (точка О) и нейтралью измерительных преобразователей 2 напряжения защиты (точка О ) включен измерительный преобразователь 4

0 напряжения, имеющий количество вторичных обмоток по числу фаз батареи.

Вторичные обмотки 2, 3 и 4 (фиг. 2) измерительных преобразователей 2-4 напря жения соответственно соединены между собой, последовательно по схеме баланс напряжения, причем обмотка 2 включена встречно обмоткам 3 и 4. На выход схемы включены блок 5 компенсации начального небаланса и реле 6 защиты.

Блок 5 компенсации предназначен для устранения начального небаланса, вызванного различием емкостей продольных секций фаз батареи.

Блок 5 (фиг. 3) содержит цепочку из двух регулируемых резисторов 7 и 8 и конденсатора 9, подключенных к входной обмотке 10-1 согласующего трансформатора 10, выходная обмотка 10-2 которого включена в схему баланса напряжения. Напряжение питания подается на вход резистора 8.

Принцип работы устройства защиты основан на сравнении напряжения на верхних и нижних секциях фаз батареи.

На диаграмме (фиг. 4) показаны: напряжение из фазы А сети относительно потенциала земли (вектор АО ), енапряжение U2 точки а соединения двух смежных продольных секций относительно потенциала земли (вектор аО) и напряжение 04 нейтрали батареи О относительно потенциала земли (вектор ОО).

Напряжение на верхней продольной секции фазы А ОАО. определяетс я геометрической разностью вектора Оз и LJ2, а напряжение Ufto на нижней продольной секции - разностью векторов U2 и U4, т. е.

U3-U2; UQo U2-U4.

При равенстве емкостей верхней и нижней секций фазы батареи разность напряжений (o-Uio, измеряемых посредством преобразователей 2-4 напряжения, составляет

(TU(U3-U2) -(02-04)0э-2й 2+04

и должна быть равна нулю.

Таким образом, для осуществления баланса напряжений во вторичных цепях защиты в предлагаемом устройстве необходимо использовать измерительные преобразователи 2 напряжения с коэффициентом трансформации в два раза меньшим, чем у преобразователей 3 и 4, а вторичную обмотку 2 преобразователя 2 включать встречно обмоткам З и 4.

Такому варианту выполнения вторичных -цепей защиты соответствует векторная диаграмма приведенная на фиг. 5. На диаграмме вектора 2U2, Us и U4 изображают напряжения во вторичных обмотках измерительных преобразователей 2-4 соответственно.

При равействе емкостей верхней и нижней секций фазы батареи геометрическая сумма векторов 202, Оз и 04 равна нулю, т. е.

напряжение на входе реле 6 защиты также равно нулю.

Повреждение конденсаторов или закорачивание ряда конденсаторов посторонним проводящим предметом вызывает смещение нейтрали батареи и перераспределение напряжения между верхней и нижней секциями батареи. На векторной диаграмме (фиг. 4) этому соответствует изменение положения точек а и О. Так, например, при повреждении конденсаторов в верхней секции фазы А конец вектора 02 перемещается в точку fli, а конец вектора 04 - в точку O|. При этом во вторичных цепях защиты происходит изменение фазы и величины векторов 202 и 04, что соответствует перемещению указанных векторов в положение ) и Оио (фиг. 5). В этом случае геометрическая сумма векторов 202(1)0з и DVtJHe равна нулю и на выходе реле 6 защиты появляется напряжение Ор . При увеличении этого напряжения до величины уставки происходит срабатывание реле 6 и последующее отключение батареи. При неравномерном распределении емкости конденсаторов вдоль фазы батареи, что обычно имеет место, напряжение аО не равно нулю и вызывает появление на входе реле 6

5 защиты постоянного по величине напряжения начального небаланса аО

Для повыщения чувствительности защиты во вторичные цепи защиты посредством блока 5 вводится напряжение компенсации

разное по величине, но противоположное по знаку вектору напряжения начального небаланса оО. Получение требуемой величины напряжения компенсации начального небаланса осуществляется согласованным регулированием резисторов 7 и 8.

Подключение измерительных преобразова телей напряжения защиты к точкам соединения двух смежных продольных секций конденсаторов и к земле, а также включение измерительного преобразователя напряжения между нейтралью батареи и землей

0 позволяют осуществить дифференциальную схему защиты батареи собранной в звезду с изолированной нейтралью, с использованием трансформаторов напряжения с одним высоковольтным выводом.

Кроме того, для устройства защиты дополнительно требуется установка меньщего количества измерительных преобразователей напряжения, поскольку в защите используются шинные преобразователи напряжения, основное назначение которых заключается

0 в использовании в схеме контроля изоляции сети.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ ШУНТОВОЙ КОНДЕНСАТОРНОЙ БАТАРЕИ, соединенной в звезду с изолированной нейтралью, каждая фаза которой разделена на две продольные секции, содержащее шинные измерительные преобразователи напряжения и измерительные преобразователи напряжения защиты, подключенные к ближним относительно нейтрали батареи продольным секциям, причем вторичные обмотки измеритель ных преобразователей напряжения каждой фазы соединены по схеме баланса напряжения, один из выводов которой подключен через реле защиты к одному из выводов блока компенсации начального небаланса, отличающееся тем, что, с целью снижения стоимости устройства, между нейтралями батареи и измерительных преобразователей напряжения защиты включен дополнительный измерительный преобразователь напряжения вторичные обмотки которого подключены i между другими выводами схемы баланса fco напряжения каждой фазы и блока компенсации начального небаланса, а- нейтраль измерительных преобразователей напряжения защиты присоединена к земле. со 00 ел

Фиг.З

Uz,,)